Флюс для формирования корня шва
Владельцы патента RU 2252121:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) (RU)
Изобретение может быть использовано для формирования обратной стороны корня шва при электродуговой сварке сталей. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: сварочный флюс 55-75, жидкое стекло 10-20, железный порошок 15-25. Состав флюса обеспечивает повышение качества формирования корня шва при автоматической электродуговой сварке, а также возможность удержания флюса магнитным полем флюсовой подушки в любом пространственном положении. 1 табл.
Изобретение относится к области сварки, в частности к флюсам, предназначенным для формирования обратной стороны корня шва при электродуговой сварке сталей.
При автоматической однопроходной дуговой сварке наблюдается неудовлетворительное формирование корня шва вследствие образования провисов, натеков и пор в металле шва. В ряде случаев, например при использовании съемных прокладок, возможен их пригар к свариваемому металлу.
Известен сварочный флюс для формирования корня шва при дуговой сварке, содержащий плавиковый шпат, двуокись кремния, ферромарганец, ферросилиций, двуокись титана, гематит, марганцевую руду при следующем соотношении компонентов, мас.%: плавиковый шпат 10-15; двуокись кремния 30-50; ферромарганец 2,5-7,0; ферросилиций 2,5-7,0; двуокись титана 10-12; гематит 4-6. В состав сварочного флюса может быть введен углекислый кальций до 20%. Сварочный флюс изготавливается из порошкообразных компонентов путем замешивания сухой шихты на жидком стекле. Весовое соотношение жидкого стекла и сухой смеси составляет 0,6. Нанесение сварочного флюса производится шпателем или кистью слоем толщиной 0,5-1,0 мм (авторское свидетельство №497118, М. кл. В 23 К 35/36).
Однако процесс нанесения сварочного флюса весьма трудоемок, а малая толщина слоя флюса не исключает возможности образования провисов в корне шва, что может привести к низкому качеству формирования корня шва.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению (прототипом) является флюс для сварки углеродистых сталей, содержащий сварочный плавленый высококремнистый высокомарганцовистый флюс типа АН-348, жидкое стекло и железный порошок при следующем соотношении компонентов, мас.%: сварочный плавленый высококремнистый высокомарганцовистый флюс типа АН-348 10-15, жидкое стекло 32-45, железный порошок остальное (см. авторское свидетельство СССР №1646756, М. кл.5 В 23 К 35/362).
Флюс для сварки углеродистых сталей обладает следующими недостатками:
- низкое качество формирования корня шва при автоматической электродуговой сварке, обусловленное введением в состав флюса небольшого количества сварочного плавленого высококремнистого высокомарганцовистого флюса и большого количества жидкого стекла; при этом качество формирования корня шва при автоматической электродуговой сварке дополнительно ухудшается за счет наличия возможности возникновения несплавления вследствие введения в состав флюса небольшого количества сварочного плавленого высококремнистого высокомарганцовистого флюса и большого количества железного порошка, а также за счет наличия возможности разрушения гибких элементов флюсовой подушки вследствие значительной теплопроводности флюса, из-за того что в состав флюса введено большое количество железного порошка с теплопроводностью около 40 Вт/(м×К);
- затрудненное удаление шлаковой корки, обусловленное введением в состав флюса большого количества жидкого стекла;
- отсутствие возможности удержания необходимого количества флюса магнитным полем флюсовой подушки в любом пространственном положении.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения качества формирования корня шва при автоматической электродуговой сварке и обеспечения возможности удержания флюса магнитным полем флюсовой подушки в любом пространственном положении.
Для достижения названного технического результата флюс для формирования корня шва, содержащий сварочный флюс, жидкое стекло и железный порошок, содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%: сварочный флюс 55-75, жидкое стекло 10-20, железный порошок 15-25.
Повышение качества формирования корня шва при автоматической электродуговой сварке обусловлено увеличением количества сварочного флюса и уменьшением количества жидкого стекла в составе заявляемого флюса, что в результате приводит к получению сварного соединения с высокими механическими свойствами (см. таблицу). Дополнительно качество формирования корня шва при автоматической электродуговой сварке повышается за счет предотвращения дефектов в виде несплавлений вследствие увеличения количества сварочного флюса и уменьшения количества железного порошка в составе заявляемого флюса, а также за счет отсутствия разрушения гибких элементов флюсовой подушки вследствие уменьшения теплопроводности флюса из-за снижения количества железного порошка в его составе.
Удержание флюса магнитным полем флюсовой подушки в любом пространственном положении обеспечивается использованием в составе флюса оптимальных количеств железного порошка и жидкого стекла при хорошей отделяемости шлаковой корки от корня шва и отсутствии необходимости в ручной зачистке корня шва (см. таблицу).
Использование в составе флюса для формирования корня шва железного порошка необходимо для придания этому флюсу магнитных свойств. При содержании в составе флюса железного порошка менее 15 мас.% магнитные свойства материала недостаточны для удержания флюса магнитным полем флюсовой подушки в любом пространственном положении, а при содержании в составе флюса более 25 мас. % железного порошка происходит неудовлетворительное формирование корня шва.
Содержание в составе флюса для формирования корня шва жидкого стекла в количестве 10-20 мас.% является оптимальным, так как уменьшение его содержания ниже 10 мас.% не обеспечивает качественного формирования сварного соединения, а увеличение его содержания свыше 20 мас.% приводит к ухудшению отделяемости шлаковой корки и необходимости ручной зачистки корня шва.
Изменение в составе флюса для формирования корня шва количества сварочного флюса в сторону уменьшения менее 55 мас.% приводит к отсутствию обеспечения надежной защиты корня шва при сварке, а изменение в составе флюса для формирования корня шва количества сварочного флюса в сторону увеличения более 75 мас.% не обеспечивает достаточных механических и магнитных свойств флюсовой смеси и, следовательно, приводит к снижению качества формирования корня шва.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующим примером.
Флюс для формирования корня шва изготавливали путем замешивания предварительно прокаленного сварочного флюса в количестве 55-75 мас.% и железного порошка в количестве 15-25 мас.% в жидком стекле. Жидкое стекло брали в количестве 10-20 мас.%. После изготовления смесь просушивали в течение 25 минут при температуре 220-250°С, после чего измельчали до необходимого размера. Полученный измельченный флюс для формирования корня шва подавался на флюсовую подушку, где он удерживался магнитным полем в необходимом рабочем положении.
Результаты механических испытаний сварных соединений, полученных с использованием предлагаемого флюса для формирования корня сварного шва и флюса для формирования корня шва, выбранного в качестве прототипа, отражены в таблице, показывающей механические свойства названных сварных соединений.
Как следует из таблицы, механические свойства сварных соединений стали 20, выполненные с использованием данного флюса и сварочной проволоки Св-08ГА, находятся на уровне свойств сварных соединений из данной стали, выполненных в нижнем положении с использованием сварочной проволоки Св-08ГА и флюса АН-348А.
Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает возможность удержания сварочного флюса магнитным полем флюсовой подушки в любом пространственном положении, что позволяет выполнять однопроходную автоматическую сварку цилиндрических изделий, а также повышать качество формирования корня шва при автоматической электродуговой сварке (см. таблицу).
Флюс для формирования корня шва, содержащий сварочный флюс, жидкое стекло и железный порошок, отличающийся тем, что он содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%:
Сварочный флюс 55-75
Жидкое стекло 10-20
Железный порошок 15-25